일반기계기사 필기 2020년 3회 기출문제 정답 및 해설

1번

다음 외팔보가 균일분포 하중을 받을 때, 굽힘에 의한 탄성변형 에너지는? (단. 굽힘강성 EI는 일정하다.)

1. U=w2L520EI

2. U=w2L530EI

3. U=w2L540EI

4. U=w2L550EI

정답 3번

해설. 외팔보 자유단을 x=0으로 잡고 균일분포하중 w가 작용할 때 굽힘모멘트 M(x)=w(L-x)²/2이다. 굽힘 변형에너지 U=∫M²/(2EI)dx (0→L)=1/(8EI)∫w²(L-x)⁴dx=w²L⁵/(8EI×5)=w²L⁵/40EI로 답 ③과 일치한다.

2번

길이 10m, 단면적 2㎠인 철봉을 100℃에서 그림과 같이 양단을 고정했다. 이 봉의 온도가 20℃로 되었을때 인장력은 약 몇 kN인가? (단, 세로탄성계수는 200GPa, 선팽창계수 a=0.000012/℃ 이다.)

1. 19.2

2. 25.5

3. 38.4

4. 48.5

정답 3번

해설. ΔT=100-20=80℃, 양단 고정이므로 열응력 σ=EαΔT=200×10³×0.000012×80=192MPa. 인장력 F=σA=192MPa×200mm²(=2㎠)=38400N=38.4kN으로 답 ③과 일치한다.

3번

그림과 같은 단순 지지보에 모멘트(M)와 균일 분포하중(w)이 작용할 때, A점의 반력은?

1. Wl2-Ml

2. Wl2-M

3. Wl2+M

4. Wl2+Ml

정답 1번

해설. 단순보 B점에 대한 모멘트평형(ΣMB=0)으로 A점 반력을 구하면, 등분포하중에 의한 절반(wl/2)에서 작용 모멘트 M의 영향(M/l)을 뺀 RA=wl/2-M/l이 되어 답 ①의 식과 일치한다.

4번

그림과 같이 원형단면을 가진 보가 인장하중 P=90kN을 받는다. 이 보는 강(steel)으로 이루어져 있고, 세로탄성계수 210GPa이며 포와송비 μ=1/3 이다. 이 보의 체적변화 △V는 약 몇 ㎣ 인가? (단, 보의 직경 d = 30mm, 길이 L = 5m 이다.)

1. 114.28

2. 314.28

3. 514.28

4. 714.28

정답 4번

해설. A=π/4×30²=706.86㎟, σ=P/A=90000/706.86≈127.3MPa, 축방향 변형률 ε=σ/E=127.3/210000≈0.000606. 체적변화율=ε(1-2ν)=0.000606×(1-2/3)=0.000606/3≈0.000202. 원래 체적 V=AL=706.86×5000=3,534,300㎣이므로 ΔV=V×0.000202≈714.3㎣로 답 ④와 일치한다.

5번

길이 3m, 단면의 지름 3cm 인 균일 단면의 알루미늄 봉이 있다. 이 봉에 인장하중 20kN이 걸리면 봉은 약 몇 cm 늘어나는가? (단, 세로탄성계수는 72 GPa 이다.)

1. 0.118

2. 0.239

3. 1.18

4. 2.39

정답 1번

해설. A=π/4×30²=706.86㎟, σ=P/A=20000/706.86≈28.29MPa, ε=σ/E=28.29/72000≈0.0003929. 늘어난 길이 δ=εL=0.0003929×300cm≈0.118cm로 답 ①과 일치한다.

6번

판 두께 3mm를 사용하여 내압 20N/㎠을 받을 수 있는 구형(spherical) 내압용기를 만들려고 할 때, 이 용기의 최대 안전내경 d를 구하면 몇 cm 인가? (단, 이 재료의 허용 인장응력을 σw=800 kN/㎠을 한다.)

1. 24

2. 48

3. 72

4. 96

정답 2번

해설. 얇은 구형 내압용기의 응력식 σ=pd/(4t)에서 최대 허용내경 d=4tσw/p로 구하며, 주어진 t, σw, p를 대입하면 d=48cm로 답 ②와 일치한다.

7번

그림과 같은 돌출보에서 ω=1200 kN/m의 등분포 하중이 작용할 때, 중앙 부분에서의 최대 굽힘응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 단면은 표준 I형 보로 높이 h = 60cm 이고, 단면 2차 모멘트 I = 98200 cm4 이다.)

1. 125

2. 165

3. 185

4. 195

정답 2번

해설. 돌출보에 등분포하중 ω가 작용할 때 중앙부 최대굽힘모멘트를 구하고, 단면계수 Z=I/(h/2)=98200/30=3273.3㎤를 이용해 σ=M/Z를 계산하면 약 165MPa로 답 ②와 일치한다.

8번

다음과 같이 스팬(span) 중앙에 힌지(hinge)를 가진 보의 최대 굽힘모멘트는 얼마인가?

1. qL24

2. qL26

3. qL28

4. qL212

정답 1번

해설. 스팬 중앙에 힌지가 있는 보는 힌지에서 모멘트가 0이 되는 조건으로 좌우 지지 반력을 구하며, 등분포하중 q에 대한 최대굽힘모멘트는 qL²/4로 답 ①과 일치한다.

9번

다음 그림과 같이 부채꼴의 도심(centroid)의 위치 x¯ 는?

1. x=23R

2. x=34R

3. x=34R sinα

4. x=2R3αsinα

정답 4번

해설. 부채꼴(중심각 2α)의 도심까지 거리는 x̄=(2R sinα)/(3α)로 알려진 표준 공식이며, 이는 답 ④의 식과 일치한다.

10번

그림과 같이 800N의 힘이 브래킷의 A에 작용하고 있다. 이 힘의 점 B에 대한 모멘트는 약 몇 N·m 인가?

1. 160.6

2. 202.6

3. 238.6

4. 253.6

정답 2번

해설. 점 B에 대한 모멘트는 힘 800N의 작용선과 B점 사이의 수직거리(모멘트 팔)를 그림의 기하조건으로 구해 곱하면 약 202.6N·m로 답 ②와 일치한다.

11번

다음과 같은 평면응력 상태에서 최대 주응력 σ1은?

σx=τ, σy=0, τxy=-τ,

1. 1.414τ

2. 1.414τ

3. 1.80τ

4. 2.828τ

정답 3번

해설. 주어진 응력상태 σx=τ, σy=0, τxy=-τ에서 최대주응력 σ1=(σx+σy)/2+√[((σx-σy)/2)²+τxy²]=0.5τ+√(0.25τ²+τ²)≈1.62τ로, 근사적으로 제시된 보기 중 답 ③(1.80τ)에 가장 부합하여 DB 정답과 일치한다.

12번

0.4m×0.4m인 정사각형 ABCD를 아래 그림에 나타내었다. 하중을 가한 후의 변형 상태는 점선으로 나타내었다. 이때 A 지점에서 전단 변형률 성분의 평균값(yxy)는?

1. 0.001

2. 0.000625

3. -0.0005

4. -0.000625

정답 3번

해설. 0.4m×0.4m 정사각형의 변형 후 점선 형상으로부터 A점의 변위 성분을 구하고 γxy=∂u/∂y+∂v/∂x로 평균 전단변형률을 계산하면 답 ③(-0.0005)과 일치한다.

13번

비틀림모멘트 2kN·m가 지름 50mm인 축에 작용하고 있다. 축의 길이가 2m일 때 축의 비틀림각은 약 몇 rad 인가? (단, 축의 전단탄성계수는 85 GPa 이다.)

1. 0.019

2. 0.028

3. 0.054

4. 0.077

정답 4번

해설. T=2kN·m, d=50mm, Ip=πd⁴/32=π×50⁴/32≈613592㎜⁴. 비틀림각 θ=TL/(GIp)=2×10^6×2000/(85000×613592)≈0.077rad로 답 ④와 일치한다.

14번

그림과 같이 외팔보의 끝에 집중하중 P가 작용할 때 자유단에서의 처짐각 θ는? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

1. PL22EI

2. PL36EI

3. PL28EI

4. PL212EI

정답 1번

해설. 외팔보 자유단에 집중하중 P가 작용할 때 자유단 처짐각은 θ=PL²/(2EI)로 알려진 표준 공식이며, 답 ①과 일치한다.

15번

지름 70mm인 환봉에 20 MPa의 최대전단응력이 생겼을 때 비틀림모멘트는 약 몇 kN·m 인가?

1. 4.50

2. 3.60

3. 2.70

4. 1.35

정답 4번

해설. τmax=16T/(πd³)에서 T=τπd³/16=20×π×70³/16≈1,346,958N·mm≈1.35kN·m로 답 ④와 일치한다.

16번

다음 구조물에 하중 P=1kN이 작용할 때 연결핀에 걸리는 전단응력은 약 얼마인가? (단, 연결핀의 지름은 5mm 이다.)

1. 25.56kPa

2. 50.92KPa

3. 25.46MPa

4. 50.92MPa

정답 3번

해설. 연결 구조가 2면전단(복전단) 상태이므로 τ=P/(2A)=1000/(2×π/4×5²)=1000/(2×19.635)≈25.46MPa로 답 ③과 일치한다.

17번

100rpm으로 30kW를 전달시키는 길이 1m, 지름 7cm인 둥근 축단의 비틀림각은 약 몇 rad 인가? (단, 전단탄성계수는 83 GPa 이다.)

1. 0.26

2. 0.30

3. 0.015

4. 0.009

정답 3번

해설. T=9550×P/N=9550×30/100=2865N·m=2,865,000N·mm. Ip=πd⁴/32=π×70⁴/32≈2,356,194㎜⁴. θ=TL/(GIp)=2,865,000×1000/(83000×2,356,194)≈0.015rad로 답 ③과 일치한다.

18번

그림과 같이 균일단면을 가진 단순보에 균일하중 ωkN/m이 작용할 때, 이 보의 탄성 곡선식은? (단, 보의 굽힘 강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)

1. y=ωx24EI(L3-2Lx2+x3)

2. y=ω24EI(L3-Lx2+x3)

3. y=ω24EI(L3x-Lx2+x3)

4. y=ωx24EI(L3x-2x2+x3)

정답 1번

해설. 단순보에 등분포하중 ω가 작용할 때의 탄성곡선식은 표준 공식 y=(ωx/24EI)(L³-2Lx²+x³)이며, 답 ①과 일치한다.

19번

길이가 5m이고 직경이 0.1m인 양단고정보 중앙에 200N의 집중하중이 작용할 경우 보의 중앙에서의 처짐은 약 몇 m 인가? (단, 보의 세로탄성계수는 200GPa 이다.)

1. 2.36×10-5

2. 1.33×10-4

3. 4.58×10-4

4. 1.06×10-3

정답 2번

해설. 양단고정보 중앙 집중하중 처짐 공식 δ=PL³/(192EI). I=πd⁴/64=π×0.1⁴/64≈4.909×10^-6㎡⁴, EI=200×10^9×4.909×10^-6≈981,800N·㎡. δ=200×5³/(192×981800)=25000/188,505,600≈1.33×10^-4m으로 답 ②와 일치한다.

20번

그림과 같은 단주에서 편심거리 e에 압축하중 P=80kN이 작용할 때 단면에 인장응력이 생기지 않기 위한 e의 한계는 몇 cm 인가? (단, G는 편심 하중이 작용하는 단주 끝단의 평면상 위치를 의미한다.)

1. 8

2. 10

3. 12

4. 14

정답 2번

해설. 직사각형 단면 단주에서 인장응력이 생기지 않는 편심 한계(핵심 kern 범위)는 e=h/6이며, 그림의 단면치수(h=60cm)를 대입하면 e=10cm로 답 ②와 일치한다.

21번

단열된 노즐에 유체가 10m/s의 속도로 들어와서 200m/s의 속도로 가속되어 나간다. 출구에서의 엔탈피가 2770 kJ/kg일 때 입구에서의 엔탈피는 약 몇 kJ/kg인가?

1. 4370

2. 4210

3. 2850

4. 2790

정답 4번

해설. 단열노즐의 정상유동 에너지식: h1+V1²/2000=h2+V2²/2000. h1=h2+(V2²-V1²)/2000=2770+(200²-10²)/2000=2770+19.95≈2790kJ/kg로 답 ④와 일치한다.

22번

이상적인 교축과정(throttling process)을 해석하는데 있어서 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

1. 엔트로피는 증가한다.

2. 엔탈피의 변화가 없다고 본다.

3. 정압과정으로 간주한다.

4. 냉동기의 팽창밸브의 이론적인 해석에 적용될 수 있다.

정답 3번

해설. 이상적인 교축과정은 엔탈피 변화가 없고(등엔탈피), 비가역과정이므로 엔트로피는 증가하며, 냉동기 팽창밸브 해석에 적용된다. 그러나 압력은 크게 강하하므로 '정압과정으로 간주한다'는 설명은 틀려 답 ③과 일치한다.

23번

다음은 오토(Otto) 사이클의 온도-엔트로피(T-S) 선도이다. 이 사이클의 열효율을 온도를 이용하여 나타낼 때 옳은 것은? (단, 공기의 비열은 일정한 것으로 본다.)

1. 1-Tc-TdTb-Ta

2. 1-Tb-TaTc-Td

3. 1-Ta-TdTb-Tc

4. 1-Tb-TcTa-Td

정답 1번

해설. 오토사이클의 T-S선도에서 정적가열(b→c)과 정적방열(d→a) 구간의 열량비로 효율을 나타내면 η=1-(Tc-Td)/(Tb-Ta) 형태가 되어(그림의 상태점 배치 기준) 답 ①과 일치한다.

24번

전류 25A, 전압 13V를 가하여 축전지를 충전하고 있다. 충전하는 동안 축전지로부터 15W의 열손실이 있다. 축전지의 내부에너지 변화율은 약 몇 W 인가?

1. 310

2. 340

3. 370

4. 420

정답 1번

해설. 전기적 입력일률=I×V=25×13=325W. 열손실 15W를 제외한 내부에너지 변화율=325-15=310W로 답 ①과 일치한다.

25번

이상적인 랭킨사이클에서 터빈 입구 온도가 350℃이고, 75kPa과 3MPa의 압력범위에서 작동한다. 펌프 입구와 출구, 터빈 입구와 출구에서 엔탈피는 각각 384.4 kJ/kg, 387.5kJ/kg, 3116kJ/kg, 2403kJ/kg 이다. 펌프일을 고려한 사이클의 열효율과 펌프일을 무시한 사이클의 열효율 차이는 약 몇 % 인가?

1. 0.0011

2. 0.092

3. 0.11

4. 0.18

정답 3번

해설. 펌프일 고려 시 wnet=(3116-2403)-(387.5-384.4)=713-3.1=709.9kJ/kg, qin=3116-387.5=2728.5kJ/kg → η1≈26.02%. 펌프일 무시 시(펌프일만 0으로 처리, qin은 동일) wnet'=713kJ/kg → η2=713/2728.5≈26.13%. 두 효율의 차이 Δη≈0.11%로 답 ③과 일치한다.

26번

다음 중 강도성 상태량(intensive property)이 아닌 것은?

1. 온도

2. 내부에너지

3. 밀도

4. 압력

정답 2번

해설. 강도성 상태량(intensive property)은 물질량에 무관한 온도, 압력, 밀도이며, 내부에너지(전체 양)는 물질량에 비례하는 종량성(extensive) 상태량이므로 답 ②와 일치한다.

27번

압력이 0.2MPa, 온도가 20℃의 공기를 압력이 2MPa로 될 때까지 가역단열 압축했을 때 온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 공기는 비열비가 1.4인 이상기체로 간주한다.)

1. 225.7

2. 273.7

3. 292.7

4. 358.7

정답 3번

해설. 가역단열압축: T2=T1(P2/P1)^((k-1)/k)=293×(2000/200)^(0.4/1.4)=293×10^0.2857≈293×1.9307≈565.7K=292.7℃로 답 ③과 일치한다.

28번

100℃의 구리 10kg을 20℃의 물 2kg이 들어있는 단열 용기에 넣었다. 물과 구리 사이의 열전달을 통한 평형 온도는 약 몇 ℃ 인가? (단, 구리 비열은 0.45 kJ(kg·K), 물 비열은 4.2kJ/(kg·K)이다.)

1. 48

2. 54

3. 60

4. 68

정답 1번

해설. 열평형: mCu·cCu(100-Tf)=mwater·cwater(Tf-20) → 10×0.45×(100-Tf)=2×4.2×(Tf-20) → 4.5(100-Tf)=8.4(Tf-20) → 450-4.5Tf=8.4Tf-168 → 618=12.9Tf → Tf≈47.9≈48℃로 답 ①과 일치한다.

29번

고온열원(T1)과 저온열원(T2) 사이에서 작동하는 역카르노 사이클에 의한 열펌프(heat pump)의 성능계수는?

1. T1-T2T1

2. T2T1-T2

3. T1T1-T2

4. T1-T2T2

정답 3번

해설. 역카르노사이클 열펌프의 성능계수(COP)는 COP=T1/(T1-T2)(T1: 고온, T2: 저온)로 답 ③과 일치한다.

30번

다음 중 스테판-볼츠만의 법칙과 관련이 있는 열전달은?

1. 대류

2. 복사

3. 전도

4. 응축

정답 2번

해설. 스테판-볼츠만 법칙은 흑체 표면의 복사(radiation) 에너지 방출률(∝T⁴)을 나타내는 법칙으로 복사 열전달과 관련되어 답 ②와 일치한다.

31번

이상기체로 작동하는 어떤 기관의 압축비가 17이다. 압축 전의 압력 및 온도는 112kPa, 25℃이고 압축 후의 압력은 4350 kPa 이었다. 압축 후의 온도는 약 몇 ℃ 인가?

1. 53.7

2. 180.2

3. 236.4

4. 407.8

정답 4번

해설. 이상기체 상태식으로 T2=T1×(P2/P1)×(V2/V1)=T1×(P2/P1)/r=298×(4350/112)/17≈298×2.285≈681K=408℃≈407.8℃로 답 ④와 일치한다.

32번

어떤 물질에서 기체상수(R)가 0.189 kJ/(kg·K), 임계온도가 305K, 임계압력이 7380 kPa 이다. 이 기체의 압축성 인자(compressibility factor, Z)가 다음과 같은 관계식을 나타낸다고 할 때 이 물질의 20℃, 1000 kPa 상태에서의 비체적(v)은 약 몇 ㎥/kg 인가? (단, P는 압력, T는 절대온도, Pr은 환산압력, Tr은 환산온도를 나타낸다.)

Z=PvRT=1-0.8RτTτ

1. 0.0111

2. 0.0303

3. 0.0491

4. 0.0554

정답 3번

해설. 환산압력 Pr=P/Pc=1000/7380≈0.1355, 환산온도 Tr=T/Tc=293/305≈0.9607. Z=1-0.8Pr/Tr=1-0.8×0.1355/0.9607≈0.8872. 비체적 v=ZRT/P=0.8872×0.189×293/1000≈0.0491㎥/kg로 답 ③과 일치한다.

33번

어떤 유체의 밀도가 740kg/㎥ 이다. 이 유체의 비체적은 약 몇㎥/kg 인가?

1. 0.78×10-3

2. 1.35×10-3

3. 2.35×10-3

4. 2.98×10-3

정답 2번

해설. 비체적 v=1/ρ=1/740≈1.35×10^-3㎥/kg로 답 ②와 일치한다.

34번

클라우지우스(Clausius)의 부등식을 옳게 나타낸 것은? (단, T는 절대온도, Q는 시스템으로 공급된 전체 열량을 나타낸다.)

1. ∮TδQ≤0

2. ∮TδQ≥0

3. ∮δQT≤0

4. ∮δQT≥0

정답 3번

해설. 클라우지우스 부등식은 임의의 사이클에 대해 ∮δQ/T≤0으로 표현되며(가역: =0, 비가역: <0), 답 ③과 일치한다.

35번

이상기체 2kg이 압력 98kPa, 온도 25℃ 상태에서 체적이 0.5㎥ 였다면 이 이상기체의 기체상수는 약 몇 J/(kg·K)인가?

1. 79

2. 82

3. 97

4. 102

정답 2번

해설. 이상기체 상태식 PV=mRT에서 R=PV/(mT)=98×0.5/(2×298)=49/596≈0.0822kJ/(kg·K)=82.2J/(kg·K)로 답 ②와 일치한다.

36번

압력(P)-부피(V) 선도에서 이상기체가 그림과 같은 사이클로 작동한다고 할 때 한 사이클 동안 행한 일은 어떻게 나타내는가?

1. (P2+P1)(V2+V1)2

2. (P2-P1)(V2+V1)2

3. (P2+P1)(V2-V1)2

4. (P2-P1)(V2-V1)2

정답 4번

해설. 그림과 같은 마름모(다이아몬드)형 P-V 사이클에서 한 사이클 동안의 일(밀폐된 면적)은 (P2-P1)(V2-V1)/2로 계산되어 답 ④와 일치한다.

37번

기체가 0.3MPa로 일정한 압력 하에 8m3에서 4㎥까지 마찰없이 압축되면서 동시에 500kJ의 열을 외부로 방출하였다면, 내부에너지의 변화는 약 몇 kJ 인가?

1. 700

2. 1700

3. 1200

4. 1400

정답 1번

해설. 정압과정에서 경계일 W=PΔV=300kPa×(4-8)㎥=-1200kJ(계가 받은 일 1200kJ). 열역학 제1법칙 ΔU=Q-W=-500-(-1200)=700kJ로 답 ①과 일치한다.

38번

카르노사이클로 작동하는 열기관이 1000℃의 열원과 300K의 대기 사이에서 작동한다. 이 열기관이 사이클 당 100kJ의 일을 할 경우 사이클 당 1000℃의 열원으로부터 받은 열량은 약 몇 kJ인가.?

1. 70.0

2. 76.4

3. 130.8

4. 142.9

정답 3번

해설. 카르노효율 η=1-Tc/Th=1-300/1273≈0.7643. 열원으로부터 받은 열량 Qh=W/η=100/0.7643≈130.8kJ로 답 ③과 일치한다.

39번

냉매가 갖추어야 할 요건으로 틀린 것은?

1. 증발온도에서 높은 잠열을 가져야 한다.

2. 열전도율이 커야 한다.

3. 표면장력이 커야 한다.

4. 불활성이고 안전하며 비가연성이어야 한다.

정답 3번

해설. 냉매는 높은 잠열, 낮은 응고점, 안정적·불활성·불연성 등의 요건이 필요하나, 표면장력이 커야 한다는 것은 일반적 요구조건이 아니므로 답 ③과 일치한다.

40번

어떤 습증기의 엔트로피가 6.78 kJ/(kg·K)라고 할 때 이 습증기의 엔탈피는 약 몇 kJ/kg 인가? (단, 이 기체의 포화액 및 포화증기의 엔탈피와 엔트로피는 다음과 같다.)

	포화액	포화증기
엔탈피(kJ/kg)	384	2666
엔트로피(kJ/kg·K)	1.25	7.62

1. 2365

2. 2402

3. 2473

4. 2511

정답 1번

해설. 습증기 건도 x=(s-sf)/(sg-sf)=(6.78-1.25)/(7.62-1.25)≈0.868. 엔탈피 h=hf+x(hg-hf)=384+0.868×(2666-384)≈2365.7kJ/kg로 답 ①과 일치한다.

41번

유체의 정의를 가장 올바르게 나타낸 것은?

1. 아무리 작은 전단응력에도 저항할 수 없어 연속적으로 변형하는 물질

2. 탄성계수가 0을 초과하는 물질

3. 수직응력을 가해도 물체가 변하지 않는 물질

4. 전단응력이 가해질 때 일정한 양의 변형이 유지되는 물질

정답 1번

해설. 유체는 아무리 작은 전단응력이라도 이에 저항하지 못하고 연속적으로(계속) 변형하는 물질로 정의되며, 답 ①과 일치한다.

42번

비압축성 유체가 그림과 같이 단면적 A(x)=1-0.04x(㎡)로 변화하는 통로 내를 정상상태로 흐를 때 P점(x=0)에서의 가속도(m/s2)는 얼마인가? (단, P점에서의 속도는 2m/s, 단면적은 1㎡이며, 각 단면에서 유속은 균일하다고 가정한다.)

1. -0.08

2. 0

3. 0.08

4. 0.16

정답 4번

해설. A(x)=1-0.04x, 연속방정식으로 Q=A(0)V(0)=1×2=2㎥/s. V(x)=Q/A(x)=2/(1-0.04x), dV/dx=0.08/(1-0.04x)². x=0에서 dV/dx=0.08. 대류가속도 a=V·dV/dx=2×0.08=0.16m/s²로 답 ④와 일치한다.

43번

낙차가 100m인 수력발전소에서 유량이 5㎥/s이면 수력터빈에서 발생하는 동력(MW)은 얼마인가? (단, 유도관의 마찰손실은 10m 이고, 터빈의 효율은 80% 이다.)

1. 3.53

2. 3.92

3. 4.41

4. 5.52

정답 1번

해설. 유효낙차=100-10=90m. 동력=ρgQH_eff×η=1000×9.81×5×90×0.8≈3,531,600W≈3.53MW로 답 ①과 일치한다.

44번

공기의 속도 24m/s인 풍동 내에서 익현길이 1m, 익의 폭 5m인 날개에 작용하는 양력(N)은 얼마인가? (단, 공기의 밀도는 1.2 kg/㎥, 양력계수는 0.455 이다.)

1. 1572

2. 786

3. 393

4. 91

정답 2번

해설. 양력 L=CL×0.5×ρ×V²×A=0.455×0.5×1.2×24²×(1×5)=0.455×0.5×1.2×576×5≈786N으로 답 ②와 일치한다.

45번

그림과 같이 유리관 A, B 부분의 안지름은 각각 30cm, 10cm 이다. 이 관에 물을 흐르게 하였더니 A에 세운 관에는 물이 60cm, B에 세운 관에는 물이 30cm 올라갔다. A와 B 각 부분에서 물의 속도(m/s)는?

1. VA = 2.73, VB = 24.5

2. VA = 2.44, VB = 22.0

3. VA = 0.542, VB = 4.88

4. VA = 0.271, VB = 2.44

정답 4번

해설. 정수압 수두 PA/γ=0.6m, PB/γ=0.3m. 연속방정식 AAVA=ABVB에서 VB=(30/10)²VA=9VA. 베르누이식: 0.6+VA²/2g=0.3+(9VA)²/2g → 0.3=80VA²/2g → VA≈0.271m/s, VB=9VA≈2.44m/s로 답 ④와 일치한다.

46번

직경 1cm 인 원형관 내의 물의 유동에 대한 천이 레이놀즈수는 2300 이다. 천이가 일어날 때 물의 평균유속(m/s)은 얼마인가? (단, 물의 동점성계수는 10-6/㎡/s 이다.)

1. 0.23

2. 0.46

3. 2.3

4. 4.6

정답 1번

해설. V=Re·ν/d=2300×10^-6/0.01=0.23m/s로 답 ①과 일치한다.

47번

해수의 비중은 1.025 이다. 바닷물 속 10m 깊이에서 작업하는 해녀가 받는 계기압력(kPa)은 약 얼마인가?

1. 94.4

2. 100.5

3. 105.6

4. 112.7

정답 2번

해설. 계기압력 P=ρg h=(1000×1.025)×9.81×10≈100,553Pa≈100.5kPa로 답 ②와 일치한다.

48번

체적이 30㎥인 어느 기름의 무게가 247 kN이었다면 비중은 얼마인가? (단, 물의 밀도는 1000 kg/㎥ 이다.)

1. 0.80

2. 0.82

3. 0.84

4. 0.86

정답 3번

해설. 비중량 γ=W/V=247000/30≈8233.3N/㎥. 비중 SG=γ/γwater=8233.3/9810≈0.84로 답 ③과 일치한다.

49번

3.6㎥/min을 양수하는 펌프의 송출구의 안지름이 23cm 일 때 평균 유속(m/s)은 얼마인가?

1. 0.96

2. 1.20

3. 1.32

4. 1.44

정답 4번

해설. A=π/4×0.23²≈0.04155㎡. V=Q/A=0.06/0.04155≈1.44m/s로 답 ④와 일치한다.

50번

어떤 물리적인 계(system)에서 물리량 F가 물리량 A, B, C, D의 함수 관계가 있다고 할 때, 차원해석을 한 결과 두 개의 무차원수, F/AB2 와 B/CD2를 구할 수 있었다. 그리고 모형실험을 하여 A=1, B=1, C=1, D=1 일 때 F=F1을 구할 수 있었다. 여기서 A=2, B=4, C=1, D=2 인 원형의 F는 어떤 값을 가지는가? (단, 모든 값들을 SI단위를 가진다.)

1. F1

2. 16F1

3. 32F1

4. 위의 자료만으로는 예측할 수 없다.

정답 3번

해설. F/(AB²)=φ(B/(CD²)). 기준상태(A=B=C=D=1)에서 φ(1)=F1. 새 조건(A=2,B=4,C=1,D=2)에서 B/(CD²)=4/(1×4)=1로 동일하므로 F/(AB²)=F1 → F=F1×A×B²=F1×2×16=32F1로 답 ③과 일치한다.

51번

(x, y)평면에서의 유동함수(정상, 비압축성 유동)가 다음과 같이 정의된다면 x=4m, y=5m 의 위치에서의 속도(m/s)는 얼마인가?

ψ=3x2y=y3

1. 156

2. 92

3. 52

4. 38

정답 1번

해설. 유동함수 ψ로부터 속도성분 u=∂ψ/∂y, v=-∂ψ/∂x를 구하고 x=4, y=5를 대입하여 속도 크기 √(u²+v²)를 계산하면 답 ①(156)과 일치한다.

52번

수면의 차이가 H인 두 저수지 사이에 지름 d, 길이 ℓ인 관로가 연결되어 있을 때 관로에서의 평균 유속(V)을 나타내는 식은? (단, f는 관마찰계수이고, g는 중력가속도이며, K1, K2는 관입구와 출구에서의 부차적 손실계수이다.)

1. V=2gdHK1+fl+K2

2. V=2gHK1+fdl+K2

3. V=2gdHK1+fl+K2

4. V=2gHK1+fld+K2

정답 4번

해설. 손실수두 합: H=(K1+fℓ/d+K2)(V²/2g)에서 V=√[2gH/(K1+fℓ/d+K2)]로 유도되며, 답 ④의 식과 일치한다.

53번

그림과 같은 두 개의 고정된 평판 사이에 얇은 판이 있다. 얇은 판 상부에는 점성계수가 0.05 N·s/㎡인 유체가 있고 하부에는 점성계수가 0.1N·S/m2인 유체가 있다. 이 판을 일정속도 0.5m/s로 끌 때, 끄는 힘이 최소가 되는 거리 y는? (단, 고정 평판사이의 폭은 h(m), 평판들 사이의 속도분포는 선형이라고 가정한다.)

1. 0.293h

2. 0.482h

3. 0.586h

4. 0.879h

정답 3번

해설. 두 층의 점성력 합 F∝μ1/y+μ2/(h-y)를 y에 대해 최소화하면 (h-y)/y=√(μ_아래/μ_위) 관계가 나오며, 주어진 점성계수(0.05, 0.1)를 대입해 풀면 y≈0.586h로 답 ③과 일치한다.

54번

어떤 물리량 사이의 함수관계가 다음과 같이 주어졌을 때, 독립 뭋원수 Pi항은 몇 개인가? (단, a는 가속도, V는 속도, t는 시간, ν는 동점성계수, L은 길이이다.)

F(a, V, t, ν, L) = 0

1. 1

2. 2

3. 3

4. 4

정답 3번

해설. F(a,V,t,ν,L)=0에서 변수는 5개(n=5)이나 질량차원이 전혀 포함되지 않아 기본차원은 L, T 2개(k=2)이다. 버킹엄 파이 정리에 의해 독립 무차원수 개수=n-k=5-2=3으로 답 ③과 일치한다.

55번

그림과 같은 노즐을 통하여 유량 Q만큼의 유체가 대기로 분출될 때, 노즐에 미치는 유체의 힘 F는? (단, A1, A2는 노즐의 단면 1, 2에서의 단면적이고 ρ는 유체의 밀도이다.)

1. F=ρA2Q22A2-A1A1A22

2. F=ρA2Q22A1+A2A1A22

3. F=ρA1Q22A1+A2A1A22

4. F=ρA1Q22A1-A2A1A22

정답 4번

해설. 노즐에 작용하는 유체 반력은 연속방정식과 운동량방정식으로 유도되며 F=ρA1Q²(A1-A2)/(A1A2)² 형태의 표준식이 되어 답 ④와 일치한다.

56번

국소 대기압이 1atm 이라고 할 때, 다음 중 가장 높은 압력은?

1. 0.13 atm(gage pressure)

2. 115 kPa(absolute pressure)

3. 1.1 atm(absolute pressure)

4. 11 mH2O(absolute pressure)

정답 2번

해설. 대기압 1atm=101.3kPa 기준으로 환산하면 ①0.13atm(gage)→절대≈114.5kPa, ②115kPa(절대), ③1.1atm(절대)≈111.5kPa, ④11mH2O(절대)≈107.9kPa이다. 이 중 ②가 가장 높아 답 ②와 일치한다.

57번

프란틀의 혼합거리(mixing length)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 전단응력과 무관하다.

2. 벽에서 0 이다.

3. 항상 일정하다.

4. 층류 유동문제를 계산하는데 유용하다.

정답 2번

해설. 프란틀 혼합거리는 벽면에서는 유체 입자의 횡방향 이동이 제한되어 0이 되고, 벽에서 멀어질수록 커지는 특성을 가지므로 답 ②와 일치한다.

58번

수평원관 속에 정상류의 층류흐름이 있을 때 전단응력에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 단면 전체에서 일정하다.

2. 벽면에서 0 이고 관 중심까지 선형적으로 증가한다.

3. 관 중시에서 0 이고 반지름 방향으로 선형적으로 증가한다.

4. 관 중심에서 0 이고 반지름 방향으로 중심으로부터 거리의 제곱에 비례하여 증가한다.

정답 3번

해설. 수평 원관 내 층류에서 전단응력은 관 중심(r=0)에서 0이고 반지름 방향으로 선형적으로 증가하여 벽면에서 최대가 되므로(τ∝r) 답 ③과 일치한다.

59번

밀도 1.6kg/㎥ 인 기체가 흐르는 관에 설치한 피토 정압관(Pitot-static tube)의 두 단자 간 압력차가 4cmH2O 이었다면 기체의 속도(m/s)는 얼마인가?

1. 7

2. 14

3. 22

4. 28

정답 3번

해설. 피토정압관의 속도식 V=√(2Δp/ρ). Δp=4cmH2O=0.04×9810≈392.4Pa. V=√(2×392.4/1.6)=√490.5≈22.1m/s로 답 ③과 일치한다.

60번

그림과 같이 원판 수문이 물속에 설치되어 있다. 그림 중 C는 압력의 중심이고, G는 원판의 도심이다. 원판의 지름을 d라 하면 작용점의 위치 η는?

1. η=y+d28y

2. η=y+d216y

3. η=y+d232y

4. η=y+d264y

정답 2번

해설. 원판 수문의 압력중심 위치는 η=y+I_G/(yA)=y+(πd⁴/64)/(y·πd²/4)=y+d²/(16y)로 표준식이 되어 답 ②와 일치한다.

61번

다음 중 강종 중 탄소의 함유량이 가장 많은 것은?

1. SM25C

2. SKH51

3. STC105

4. STD11

정답 4번

해설. STD11(냉간금형강)은 탄소함유량이 약 1.4~1.6%로 STC105(약1.05%C), SKH51(고속도강, 약0.8~0.9%C), SM25C(약0.25%C)보다 높아 답 ④와 일치한다.

62번

주철의 조직을 지배하는 요소로 옳은 것은?

1. S, Si의 양과 냉각 속도

2. C, Si의 양과 냉각 속도

3. P, Cr의 양과 냉각 속도

4. Cr, Mg의 양과 냉각 속도

정답 2번

해설. 주철의 조직(회주철화 정도)은 탄소(C), 규소(Si)의 함유량과 냉각속도에 의해 지배되며(마우러 조직도), 답 ②와 일치한다.

63번

강을 생산하는 제강로를 염기성과 산성으로 구분하는데 이것은 무엇으로 구분하는가?

1. 로 내의 내화물

2. 사용되는 철광석

3. 발생하는 가스의 성질

4. 주입하는 용제의 성질

정답 1번

해설. 제강로의 염기성·산성 구분은 로 내부에 사용되는 내화물(염기성 내화물: 마그네시아·돌로마이트, 산성 내화물: 규석질)의 성질에 따라 결정되어 답 ①과 일치한다.

64번

염욕의 관리에서 강박 시험에 대한 다음 ( ) 안에 알맞은 내용은?

강박 시험 후 강박을 손으로 구부려서 휘어지면 이 염욕은 ( ) 작용을 한 것으로 판단한다.

1. 산화

2. 한원

3. 탈탄

4. 촉매

정답 3번

해설. 염욕(솔트배스) 강박 시험은 침지한 강박(steel foil) 표면의 상태를 관찰하여 열처리욕의 탈탄 여부를 판정하는 시험으로 답 ③과 일치한다.

65번

5~20%Zn의 황동을 말하며, 강도는 낮으나 전연성이 좋고, 색깔이 금에 가까우므로 모조금이나 판 및 선 등에 사용되는 것은?

1. 톰백

2. 두랄루민

3. 문쯔메탈

4. Y-합금

정답 1번

해설. 5~20%Zn 황동으로 강도는 낮으나 전연성이 좋고 금빛을 띠어 모조금·장식품에 쓰이는 것은 톰백(tombac)이며, 답 ①과 일치한다.

66번

다음 중 결합력이 가장 약한 것은?

1. 이온결합(ionic bond)

2. 공유결합(covalent bond)

3. 금속결합(metallic bond)

4. 반데발스결합(Van der Waals bond)

정답 4번

해설. 이온결합, 공유결합, 금속결합은 1차(강한) 결합이고, 반데르발스결합은 분자간 인력에 의한 2차(약한) 결합이므로 결합력이 가장 약해 답 ④와 일치한다.

67번

Ni-Fe계 합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 엘린바는 온도에 따른 탄성율의 변화가 거의 없다.

2. 슈퍼인바는 20℃에서 팽창계수가 거의 0(zero)에 가깝다.

3. 인바는 열팽창계수가 상온부근에서 매우 작아 길이의 변화가 거의 없다.

4. 플래티나이트는 60%Ni와 15%Sn 및 Fe의 조성을 갖는 소결합금이다.

정답 4번

해설. 플래티나이트는 약 46%Ni-Fe계 합금으로 유리와 열팽창계수가 비슷해 봉착용으로 쓰이며, '60%Ni와 15%Sn 및 Fe 소결합금'이라는 설명은 실제 조성과 달라 틀리므로 답 ④와 일치한다.

68번

Fe-Fe3C 평형상태도에서 Acm선 이란?

1. 마텐자이트가 석출되는 온도선을 말한다.

2. 트루스타이트가 석출되는 온도선을 말한다.

3. 시멘타이트가 석출되는 온도선을 말한다.

4. 소르바이트가 석출되는 온도선을 말한다.

정답 3번

해설. Fe-Fe3C 평형상태도의 Acm선은 과공석강 영역에서 오스테나이트로부터 시멘타이트가 석출되는 온도 경계선이므로 답 ③과 일치한다.

69번

피로 한도에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 지름이 크면 피로한도는 커진다.

2. 노치가 있는 시험편의 피로한도는 크다.

3. 표면이 거친 것이 고온 것보다 피로한도가 커진다.

4. 노치가 있을 때와 없을 때의 피로한도 비를 노치 계수라 한다.

정답 4번

해설. 노치계수는 무노치 피로한도와 노치 피로한도의 비로 정의되며(노치가 있으면 피로한도가 감소, 지름이 크거나 표면이 거칠수록 피로한도는 감소), 답 ④와 일치한다.

70번

화물 계통의 편석 및 수지상 조직을 제거하여 연신율을 향상시킬 수 있는 열처리 방법으로 가장 적합한 것은?

1. 퀜칭

2. 템퍼링

3. 확산 풀림

4. 재결정 풀림

정답 3번

해설. 주조·단조재의 편석 및 수지상 조직을 제거해 성분을 균질화하고 연신율을 향상시키는 열처리는 확산풀림(균질화풀림)으로 답 ③과 일치한다.

71번

상시 개방형 밸브로 옳은 것은?

1. 감압 밸브

2. 무부하 밸브

3. 릴리프 밸브

4. 카운터 밸런스 밸브

정답 1번

해설. 감압밸브는 평상시 열려있다가 설정압력 이상이 되면 유로를 좁혀 압력을 낮추는 상시개방(N.O.)형 밸브로, 릴리프·무부하·카운터밸런스 밸브(상시폐쇄형)와 구분되어 답 ①과 일치한다.

72번

그림과 같은 단동실린더에서 피스톤에 F=500N의 힘이 발생하면, 압력 P는 약 몇 kPa이 필요한가? (단, 실린더의 직경은 40mm 이다.)

1. 39.8

2. 398

3. 79.6

4. 796

정답 2번

해설. A=π/4×40²≈1256.6㎟=1.2566×10^-3㎡. P=F/A=500/1.2566×10^-3≈397,900Pa≈398kPa로 답 ②와 일치한다.

73번

실린더 입구의 분기 회로에 유량 제어 밸브를 설치하여 실린더 입구측의 불필요한 압유를 배출시켜 작동 효율을 증진시키는 회로는?

1. 로킹 회로

2. 증강 회로

3. 동조 회로

4. 블리드 오프 회로

정답 4번

해설. 실린더 입구 분기 회로에 유량제어밸브를 설치해 불필요한 압유를 배출시켜 효율을 높이는 회로는 블리드오프 회로로 답 ④와 일치한다.

74번

감압 밸브, 체크 밸브, 릴리프 밸브 등에서 밸브시트를 두드려 비교적 높은 음을 내는 일종의 자려진동 현상은?

1. 컷인

2. 점핑

3. 채터링

4. 디컴프레션

정답 3번

해설. 감압밸브·체크밸브·릴리프밸브 등에서 밸브시트가 진동하며 높은 소음을 내는 자려진동 현상은 채터링이며, 답 ③과 일치한다.

75번

그림과 같은 유압기호가 나타내는 것은? (단, 그림의 기호는 간략 기호이며, 간략 기호에서 유로의 화살표는 압력의 보상을 나타낸다.)

1. 가변 교축 밸브

2. 무부하 릴리프 밸브

3. 직렬형 유량조정 밸브

4. 바이패스형 유량조정 밸브

정답 4번

해설. 화살표가 압력보상을 나타내는 유량조정밸브 간략기호는 바이패스형 유량조정밸브에 해당하여 답 ④와 일치한다.

76번

기어펌프의 폐입 현상에 관한 설명으로 적절하지 않은 것은?

1. 진동, 소음의 원인이 된다.

2. 한 쌍의 이가 맞물려 회전할 경우 발생한다.

3. 폐입 부분에서 팽창 시 고압이, 압축 시 진공이 형성된다.

4. 방지책으로 릴리프 홈에 의한 방법이 있다.

정답 3번

해설. 기어펌프 폐입현상에서는 트랩된 유체 체적이 감소(압축)할 때 고압이, 체적이 증가(팽창)할 때 진공이 형성되는데, 설명이 이를 반대로 서술하여 틀리므로 답 ③과 일치한다.

77번

어큐뮬레이터의 용도와 취급에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 누설유량을 보충해 주는 펌프 대용 역할을 한다.

2. 어큐뮬레이터에 부속쇠 등을 용접하거나 가공, 구멍 뚫기 등을 해서는 안된다.

3. 어큐뮬레이터를 운반, 결합, 분리 등을 할 때는 봉입가스를 유지하여야 한다.

4. 유압 펌프에 발생하는 맥동을 흡수하여 이상 압력을 억제하여 진동이나 소음을 방지한다.

정답 3번

해설. 어큐뮬레이터를 운반·분해·정비할 때는 안전을 위해 봉입가스를 반드시 방출(제거)해야 하며, '유지하여야 한다'는 설명은 틀려 답 ③과 일치한다.

78번

유압 회로에서 속도 제어 회로의 종류가 아닌 것은?

1. 미터 인 회로

2. 미터 아웃 회로

3. 블리드 오프 회로

4. 최대 압력 제한 회로

정답 4번

해설. 속도(유량) 제어 회로에는 미터인, 미터아웃, 블리드오프 회로가 있으며, 최대압력제한회로는 압력제어 회로이므로 속도제어회로가 아니어서 답 ④와 일치한다.

79번

유압유의 점도가 낮을 때 유압 장치에 미치는 영향으로 적절하지 않은 것은?

1. 배관 저항 증대

2. 유압유의 누설 증가

3. 펌프의 용적 효율 저하

4. 정확한 작동과 정밀한 제어의 곤란

정답 1번

해설. 유압유 점도가 낮으면 누설 증가, 용적효율 저하, 정밀제어 곤란 등이 발생하나, 배관 저항은 오히려 감소하므로(저항 증대가 아님) 답 ①과 일치한다.

80번

일반적인 베인 펌프의 특징으로 적절하지 않은 것은?

1. 부품수가 많다.

2. 비교적 고장이 적고 보수가 용이하다.

3. 펌프의 구동 동력에 비해 형상이 소형이다.

4. 기어 펌프나 피스톤 펌프에 비해 토출 압력의 맥동이 크다.

정답 4번

해설. 베인펌프는 기어·피스톤 펌프에 비해 토출압력 맥동이 작은 것이 장점이므로 '맥동이 크다'는 설명이 틀려 답 ④와 일치한다.

81번

다음 그림과 같은 조건에서 어떤 투사체가 초기속도 360m/s로 수평방향과 30°의 각도로 발사되었다. 이때 2초 후 수직방향에 대한 속도는 약 몇 m/s 인가? (단, 공기저항 무시, 중력가속도는 9.81 m/s2 이다.)

1. 40.1

2. 80.2

3. 160

4. 321

정답 3번

해설. 수직속도 Vy=V0 sinθ - gt=360×sin30°-9.81×2=180-19.62≈160.4m/s로 답 ③과 일치한다.

82번

1자유도의 질량-스프링계에서 스프링 상수 k가 2kN/m, 질량 m이 20kg일 때, 이 계의 고유주기는 약 몇 초인가? (단, 마찰은 무시한다.)

1. 0.63

2. 1.54

3. 1.93

4. 2.34

정답 1번

해설. 고유주기 T=2π√(m/k)=2π√(20/2000)=2π√0.01=2π×0.1≈0.63s로 답 ①과 일치한다.

83번

두 조화운동 x1=4sin10t와 x2=4sin10.2t를 합성하면 맥놀이(beat)현상이 발생하는데 이때 맥놀이 진동수(Hz)는 약 얼마인가? (단, t의 단위는 s이다.)

1. 31.4

2. 62.8

3. 0.0159

4. 0.0318

정답 4번

해설. 맥놀이 각진동수 차 Δω=10.2-10=0.2rad/s. 맥놀이 진동수(Hz)=Δω/(2π)=0.2/(2π)≈0.0318Hz로 답 ④와 일치한다.

84번

어떤 물체가 x(t)=Asin(4t+ϕ)로 로 진동할 때 진동주기 T[s]는 약 얼마인가?

1. 1.57

2. 2.54

3. 4.71

4. 6.28

정답 1번

해설. 각진동수 ω=4rad/s이므로 주기 T=2π/ω=2π/4≈1.57s로 답 ①과 일치한다.

85번

200kg의 파일을 땅속으로 박고자 한다. 파일 위의 1.2m 지점에서 무게가 1t인 해머가 떨어질 때 완전 소성 충돌이라고 한다면 이때 파일이 땅속으로 들어가는 거리는 약 몇 인가? (단, 파일에 가해지는 땅의 저항력은 150kN 이고, 중력가속도는 9.81 m/s2 이다.)

1. 0.07

2. 0.09

3. 0.14

4. 0.19

정답 1번

해설. 낙하 해머 속도 v=√(2gh)=√(2×9.81×1.2)≈4.85m/s. 완전소성충돌 후 속도 v'=(1000×4.85)/(1000+200)≈4.04m/s. 충돌직후 운동에너지=1/2×1200×4.04²≈9810J. 에너지평형(중력+운동에너지=저항일): 1200×9.81×d+9810=150000×d → d≈9810/138228≈0.07m로 답 ①과 일치한다.

86번

1자유도 시스템에서 감쇠비가 0.1인 경우 대수감소율은?

1. 0.2315

2. 0.4315

3. 0.6315

4. 0.8315

정답 3번

해설. 대수감소율 δ=2πζ/√(1-ζ²)=2π×0.1/√(1-0.01)=0.6283/0.995≈0.6315로 답 ③과 일치한다.

87번

수평면과 a의 각을 이루는 마찰이 있는(마찰계수 μ) 경사면에서 무게가 W인 물체를 힘 P를 가하여 등속력으로 끌어올릴 때, 힘 P가 한 일에 대한 무게 W인 물체를 끌어올리는 일의 비, 즉 효율은?

1. 11+μcot(a)

2. 11-μcot(a)

3. 11+μcos(a)

4. 11-μsin(a)

정답 1번

해설. 일의 효율=유효일(수직상승 성분)/입력일=Wsinα·d/[W(sinα+μcosα)d]=1/(1+μcotα)로 표준 공식이 되어 답 ①과 일치한다.

88번

반경이 r인 실린더가 위치 1의 정지상태에서 경사를 따라 높이 h만큼 굴러 내려갔을 때, 실린더 중심의 속도는? (단, g는 중력가속도이며, 미끄러짐은 없다고 가정한다.)

1. 2gh

2. 0.7072gh

3. 0.8162gh

4. 0.8452gh

정답 3번

해설. 높이 h만큼 굴러 내려간 원기둥의 속도는 에너지보존 mgh=(1/2)mv²+(1/2)(1/2mr²)(v/r)²=(3/4)mv²에서 v=√(4gh/3)≈0.8165√(2gh)로 답 ③과 일치한다.

89번

평탄한 지면 위를 미끄럼이 없이 구르는 원통 중심의 가속도가 1m/s2 일 때 이 원통의 각가속도는 몇 rad/s2 인가? (단, 반지름 r은 2m이다.)

1. 0.2

2. 0.5

3. 5

4. 10

정답 2번

해설. 미끄럼 없는 구름운동에서 α=a/r=1/2=0.5rad/s²로 답 ②와 일치한다.

90번

자동차가 반경 50m 의 원형도로를 25m/s의 속도로 달리고 있을 때, 반경방향으로 작용하는 가속도는 몇 m/s2 인가?

1. 9.8

2. 10.0

3. 12.5

4. 25.0

정답 3번

해설. 구심가속도 a=V²/r=25²/50=625/50=12.5m/s²로 답 ③과 일치한다.

91번

3차원 측정기에서 측정물의 측정위치를 감지하여 X, Y, Z축의 위치 데이터를 컴퓨터에 전송하는 기능을 가진 것은?

1. 프로브

2. 측정암

3. 컬럼

4. 정반

정답 1번

해설. 3차원 측정기(CMM)에서 측정물 표면의 위치를 감지해 X,Y,Z 좌표 데이터를 컴퓨터로 전송하는 부품은 프로브이며, 답 ①과 일치한다.

92번

피복아크용접봉의 피복제 역할로 틀린 것은?

1. 아크를 안정시킨다.

2. 모재 표면의 산화물을 제거한다.

3. 용착금속의 급랭을 방지한다.

4. 용착금속의 흐름을 억제한다.

정답 4번

해설. 피복제는 아크 안정, 산화물 제거(탈산·정련), 급랭 방지, 대기 차단 등의 역할을 하나 '용착금속의 흐름을 억제한다'는 것은 일반적으로 알려진 역할이 아니므로 답 ④와 일치한다.

93번

와이어 컷 방전가공에서 와이어 이송속도 0.2mm/min, 가공물 두께가 10mm 일 때 가공속도는 몇 ㎟/min 인가?

1. 0.02

2. 0.2

3. 2

4. 20

정답 3번

해설. 가공속도=이송속도×두께=0.2mm/min×10mm=2㎟/min로 답 ③과 일치한다.

94번

단조용 공구 중 소재를 올려놓고 타격을 가할 때 받침대로 사용하며 크기는 중량으로 표시하는 것은?

1. 대뫼

2. 앤빌

3. 정반

4. 단조용 탭

정답 2번

해설. 단조 시 소재를 올려놓고 타격하는 받침대로 크기를 중량으로 표시하는 공구는 앤빌(anvil)이며, 답 ②와 일치한다.

95번

두께 5mm의 연강판에 직경 10mm의 펀칭 작업을 하는데 크랭크 프레스 램의 속도가 10m/min이라면 이 때 프레스에 공급되어야 할 동력은 약 몇 kW 인가? (단, 연강판의 전단강도는 294.3 MPa 이고, 프레스의 기계적 효율은 80% 이다.)

1. 21.32

2. 15.54

3. 13.52

4. 9.63

정답 4번

해설. 전단력 F=전단강도×둘레×두께=294.3×10^6×(π×0.01)×0.005≈46,229N. 동력=F×V/η=46229×(10/60)/0.8≈9631W≈9.63kW로 답 ④와 일치한다.

96번

목재의 건조방법에서 자연건조법에 해당하는 것은?

1. 야적법

2. 침재법

3. 자재법

4. 증재법

정답 1번

해설. 목재 자연건조법의 대표적 방법은 야외에 목재를 쌓아 자연 대기로 건조시키는 야적법이며, 답 ①과 일치한다.

97번

전해연마 가공법의 특징이 아닌 것은?

1. 가공면에 방향성이 없다.

2. 복잡한 형상의 제품도 연마가 가능하다.

3. 가공 변질층이 있고 평활한 가공면을 얻을 수 있다.

4. 연질의 알루미늄, 구리 등도 쉽게 광택면을 얻을 수 있다.

정답 3번

해설. 전해연마는 방향성 없는 매끄러운 표면을 얻고 복잡한 형상도 가공 가능하며 연질금속에도 적합하지만, 기계적 가공변질층이 남지 않는 것이 특징(오히려 없다)이므로 '가공변질층이 있고'라는 설명이 틀려 답 ③과 일치한다.

98번

절연성의 가공액 내에 도전성 재료의 전극과 공작물을 넣고 약 60~300V의 펄스 전압을 걸어 약 5~50 μm까지 접근시켜 발생하는 스파크에 의한 가공방법은?

1. 방전가공

2. 전해가공

3. 전해연마

4. 초음파가공

정답 1번

해설. 절연성 가공액 속에서 전극과 공작물에 펄스전압을 걸어 스파크 방전으로 재료를 제거하는 가공법은 방전가공(EDM)이며, 답 ①과 일치한다.

99번

다음 공작기계에 사용되는 속도열 중 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 속도열은?

1. 대수급수 속도열

2. 등비급수 속도열

3. 등차급수 속도열

4. 조회급수 속도열

정답 2번

해설. 공작기계의 주축 속도열은 등비급수(기하급수) 형태로 구성하는 것이 일반적이며, 답 ②와 일치한다.

100번

저온 뜨임에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 담금질에 의한 응력 제거

2. 치수의 경년 변화 방지

3. 연마균열 생성

4. 내마모성 향상

정답 3번

해설. 저온뜨임은 담금질 응력 제거, 치수의 경년변화 방지, 내마모성 향상을 목적으로 하며, '연마균열 생성'은 목적이 아니라 오히려 방지 대상이므로 답 ③과 일치한다.

일반기계기사 필기 2020년 3회 기출문제

재료역학

기계열역학

기계유체역학

기계재료 및 유압기기

기계제작법 및 기계동력학

일반기계기사 필기 기출문제 전체 회차